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物质的相关于物质的形态我们应该如何去描述 , 现代物理学已经给出了基本的定义和测量方法 。
如今我们已经知道 , 所有物质都是由原子构成 , 无论是金属还是木头 , 它们都有自己独特数量的质子、中子、和电子 。
例如氧气有8个质子 , 8个中子 , 8个电子 , 而氢则只有1个质子和1个电子 , 单个原子可以和其他原子结合形成分子 。
例如水分子 , 氢氧原子结合便产生2个氢原子核1个氧原子 。
无论分子的类型如何 , 物质通常以固体、液体或是气体的形式存在 , 科学中我们称之为“相” 。
在固相中 , 分子通过分子力彼此紧密结合 , 由此形成固体并保持形状 , 固体体积则是由固体的形状决定 。
在液态中 , 分子力比在固体中弱 。
因此液体会在重力场中呈现出具有自由表面的容器形状 , 在微重力下 , 液体在自由表面内形成一个球 。
但无论重力如何 , 液体都有其固定的体积 。
而在气相中 , 分子力非常弱 , 以至于它们很容易受到外界环境影响 。
气体可以充满容器 , 并具有容器的形状和体积 。 对于相态来讲 , 常规的三种相并不是完全固定的 , 其中还有流体的存在 。
相态在今天已经有十多种 , 受压力、温度的影响 , 同一种物质会表现出不同的相态 。
超低温状态下 , 物质相被称为低温态 , 尤其是温度越接近绝对零度的时候 , 由于原子振动几乎停止 , 其性能便会发生极大的改变 。
最经典的案例便是超导体 , 超导体则是低温下存在的独特物理状态 , 并且电阻几乎为零 , 因此具有完美的导电性 。
随着现代物理的发展 , 人类的科学仪器以及实验手段越来越丰富 , 我们发现的相也越来越多 。
例如超流体、玻色-爱因斯坦凝聚态、高能态等等 。
尽管这些相态我们可以通过知识学习去了解 , 但是大部分应用场景都十分苛刻 , 并且在日常生活中也接触得很少 。
那么在我们常见的现象中 , 例如光和火焰 , 它们的相又是如何的呢?
火焰是什么火和光在现实生活中再常见不过了 , 它们伴随着人类生活的每一分钟 , 有了火焰就会有光 。 现在我们先来聊聊关于火的形态 。
当我们思考火的形态时 , 固体、液体还是气体 , 这些概念或许会在我们脑中停留许久 。
火看起来像气体又像液体 , 固体肯定谈不上 , 但它究竟是什么?
简单来讲 , 火是白炽气体混合物中的化学反应 , 通常会在高温下发光 。
但是不同混合物燃烧的火焰并不同 , 火的状态取决于燃烧的材料 , 几乎每种火的化学成分都是不同的 。
另外 , 火焰会在燃烧过程中不断地消耗能量 , 最终燃烧殆尽 。
因此 , 它并不像固体、液体和气体那样可以无限期的以相同的状态存在 。
火焰的能量释放 , 或者说它的温度能够直观地表现出自身的形态 。
科学家如今将火归为物质的第四形态 , 等离子体 。
但在这之前 , 人们只是将火焰单独放在一边 , 因为很难说它到底是什么形态 。
火焰的表现被归为等离子体 , 主要还是因为它的温度 , 或者说能量释放 。
等离子体很大一部分是带电粒子 , 离子或电子 。
这些带电粒子的存在使得等离子体与其他物质的基本状态区分开来 , 电子在原子核周围会有更多的“活动空间” , 而不是像其他3种相态那样有着固定的特定位置 。
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